کمینه‌سازی میدان‌های مغناطیسی و الکتریکی ناشی از خطوط انتقال هوایی با استفاده از الگوریتم NSGA-II مبتنی بر بهینه سازی چند هدفه

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشکده مهندسی برق و رباتیک، دانشگاه صنعتی شاهرود، شاهرود ، ایران

2 دانشکده مهندسی برق، دانشگاه علم و فناوری مازندران، بهشهر، ایران

چکیده

کاهش میدان‌های الکتریکی و مغناطیسی به طراحی مطلوب دکل‌های فشارقوی و خطوط انتقال وابسته است. در  این راستا پارامترهای زیادی لازم است به‌عنوان متغیر در نظر گرفته شوند. تغییر همزمان این پارامترها در رسیدن به سطح میدان‌های الکتریکی و مغناطیسی مناسب، امری لازم است. بر این اساس ابزارهای بهینه­سازی به منظور دست‌یابی به موثرترین طراحی مورد استفاده قرار گرفته است. در این مقاله، بهینه­سازی­ها با توجه به کمینه‌سازی میدان‌های الکتریکی و مغناطیسی به‌صورت تابعی دو هدفه مستقل با استفاده از روش  NSGA-II انجام شده است. ارتفاع هادی فاز و محافظ، فاصله هادی‌های فاز از یکدیگر، فاصله هادی محافظ از بخش مرکزی دکل، فاصله مابین هادی‌ها در باندل، مقدار شکم هادی فاز و محافظ در وسط اسپن، متغیرهایی هستند که در این مقاله به انها توجه شده است. در کنار هر یک از این متغیرها، قیودی در نظر گرفته شده است که مقدار متغیرها را به لحاظ آرایش فیزیکی، حفاظت الکتریکی  و نیروهای مکانیکی محدود ساخته است. در این مقاله محاسبات و کمینه‌سازی میدان‌های الکتریکی و مغناطیسی با استفاده از روش اجزاء محدود توسط نرم‌افزار COMSOL به‌صورت لینک با نرم‌افزار MATLAB انجام شده است. نتایج به‌دست آمده بر اساس الگوریتم ارائه‌شده نشان داده که میدان‌های الکتریکی و مغناطیسی به ترتیب 7/21 درصد و 1/34 درصد نسبت به حالت اولیه کاهش یافته است. در نتیجه این امر، دامنه میدان‌های الکتریکی و مغناطیسی در فاصله m 1 از سطح زمین کاهش چشم­گیری نسبت به حالت اولیه کسب نموده است.

کلیدواژه‌ها


[1]      Y.Jayalakshmi, S.N. Deepa, "Exposure to Electromagnetic Environment in Vicinity to Power Transmission Lines and Possible Health Effects: A Review," International Journal of Engineering Technology Science and Research )IJETSR), Vol 4, No 10, pp 81-89, 2017.##
 
[2]      Suprianto, Bambang, M.Munoto, and A.Dwinugraha, "Analysis of Electromagnetic Field on Transmission Line to Human Using Infinite Element Method," World Journal of Research and Review (WJRR), Vol. 5, No. 3, pp 61-66, 2017.##
 
[3]      CIGRÉ Working Group C4.204, “Mitigation Techniques of Power-Frequency Magnetic Fields Originated from Electric Power Systems," CIGRÉ Technical Brochure; CIGRÉ: Paris, France, pp 75-83, 2009.##
 
[4]      K. Yamazaki, T. Kawamoto, H.Fujinami, “Requirements for Power Line Magnetic Field Mitigation Using a Passive Loop Conductor,” IEEE Transaction on Power Delivery. Vol.15 No.2, pp 646–651, 2000.##
 
[5]      M.Nafar, G.Solookinejad, and M.Jabbari, "Magnetic Field Calculation of 63kv Transmission Lines," International Journal of Research and Reviews in Applied Sciences , Vol.17, No.2, pp 218-224, 2013.##
 
[6]      B. Rachedi, F. Berrouk, and A. Babouri, "Modelling of Electromagnetic Field Generated by High Voltage Lines Using Comsol Multiphysics," 8th International Conference on Electrical Engineering, 1-4, , 2014.##
 
[7]      X. Fang, W. Wang, L.He, Z. Huang, Y. Liu, and L. Zhang, "Research on Improved NSGA-II Algorithm and Its Application in Emergency Management," Mathematical Problems in Engineering, Vol. 2018, pp 1-13, 2018.##
 
[8]      Bravo-Rodríguez, Juan Carlos, Juan Carlos del-Pino-López, and Pedro Cruz-Romero, "A Survey on Optimization Techniques Applied to Magnetic Field Mitigation in Power Systems," Energies, Vol.12, No.7, pp 1-20, 2019.##
 
[9]      Ranković, Aleksandar, V. Mijailović, D. Rozgić, and D. Ćetenović, "Optimization of Electric and Magnetic Field Emissions Produced by Independent Parallel Overhead Power Lines," Serbian Journal of Electrical Engineering, Vol.14, No. 2, pp 199-216, 2017.##
 
[10]   A. Salameh, M. Nejdawi, and O. A. Alani, "Using the Nonlinear Particle Swarm Optimization (PSO) Algorithm to Reduce the Magnetic Fields From Overhead High Voltage Transmission Lines," International Journal of Research and Reviews in Applied Sciences, Vol. 4, No.1, pp 18-31, 2010.##
 
[11]   Król, Krzysztof, and W. Machczyński, "Optimization of Electric and Magnetic Field Intensities in Proximity of Power Lines Using Genetic and Particle Swarm Algorithms," Archives of Electrical Engineering, Vol. 67, No. 4, pp 829–843, 2018.##
 
[12]   A.Ayad, W.Krika, H.Boudjell, F.Benhamida, A.Horch,          ”Simulation of the Electromagnetic Field in the Vicinity of the Overhead Power Transmission Line,” European Journal of Electrical Engineering, Vol. 21, No. 1, pp. 49-53, 2019.##
 
[13]   Stewart, J. Theodor, Janssen, Ron. & V. Herwijnen, Marjan , “A Genetic Algorithm Approach to Multi-objective Land Use Planning,” Computers and Operations Research, Vol. 31, No.14, Pp. 2293-2313, 2004.##
 
[14]   L. Wang, T.-G. Wang, and Y. Luo, “Improved Non-Dominated Sorting Genetic Algorithm (NSGA)-II In Multibjective Optimization Studies of Wind Turbine Blades,” Applied Mathematics and Mechanics-English Edition, Vol. 32, No. 6, pp. 739–748, 2011.##
 
[15]   Yan, Bo, X. Lin, W. Luo, Z. Chen, and Z. Liu. "Numerical Study on Dynamic Swing of Suspension Insulator String in Overhead Transmission Line under Wind Load." IEEE Transactions on Power Delivery, Vol.25, No. 1, pp. 248-259, 2010.##
 
[16]   Z. Datsios, P. Mikropoulos, and T. Tsovilis, ” Insulator String Flashover Modeling with the Aid of An Atpdraw Object,”  In 46th International Universities' Power Engineering Conference (UPEC, pp. 1-5, 2011.##
 
[17]   P. Mikropoulos, and T.Tsovilis, “ Lightning Attachment Models and Perfect Shielding Angle of Transmission Lines,”. In 44th International Universities Power Engineering Conference (UPEC), pp. 1-5, 2009.##